? 数据链路层负责数据成帧、帧检测、媒体访问和差错控制； ? 网络层主要负责路由生成与路由选择；
? 传输层负责数据流的传输控制，是保证通信服务质量的重要部分； ? 应用层包括一系列基于监测任务的应用层软件；
? 能量管理平台管理传感器节点如何使用能源，在各个协议层都需要考虑节省能量； ? 移动管理平台检测并注册传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器
节点能够动态跟踪其邻居的位置；
? 任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。 4-5无线传感器网络具有何显著特点？
答：无线传感器网络具有以下的特点：1.大规模网络2.自组织网络3．多跳路由4.动态性网络5.可靠的网络6.以数据为中心的网络7.应用相关的网络
4-6基于距离的定位的方法分为：基于TOA的定位、基于TDOA的定位、基于AOA的定位和基于RSSI的定位等，比较这四种方法的优缺点。
答：基于TOA的定位精度高，但要求节点间保持精确的时间同步，因此对传感器节点的硬件和功耗提出了较高的要求。TDOA技术对硬件的要求高，成本和能耗使得该种技术对低能耗的传感器网络提出了挑战。但是TDOA技术测距误差小，有较高的精度。AOA定位不仅能确定节点的坐标，还能提供节点的方位信息。但AOA测距技术易受外界环境影响，且AOA需要额外硬件，在硬件尺寸和功耗上不适用于大规模的传感器网络。在实验环境中RSSI表现出良好的特性，但是在现实环境中，温度、障碍物、传播模式等条件往往都是变化的，使得该技术在实际应用中仍然存在困难。
4-7无线传感器网络为什么要使用时间同步机制，时间同步机制的主要性能参数包括哪些？
答：在无线传感器网络系统中，单个节点的能力非常有限，整个系统所要实现的功能需要网络内所有节点互相配合共同完成。时间同步在无线传感器网络中起着非常重要的作用。在分布式系统中，不同的节点都有自己的本地时钟。由于不同节点的晶体振荡器频率存在偏差，以及温度变化和电磁波干扰等，即使在某个时刻所有节点都达到时间同步，它们的时间也会逐渐出现偏差，而分布式系统的协同工作需要节点间的时间同步，因此时间同步机制是分布式系统基础框架的一个关键机制。
传感器网络应用的多样性导致了对时间同步机制需求的多样性，不可能用一种时间同步机制满足所有的应用要求。传感器网络的时间同步机制的主要性能参数如下：（1）最大误差（2）同步期限（3）同步范围（4）可用性（5）效率（6）代价和体积
4-8无线传感器网络的安全研究要解决哪些问题？
答：无线传感器网络的安全和一般网络安全的出发点是相同的，都要解决如下问题： （1）机密性问题。（2）点到点的消息认证问题（3）完整性鉴别问题（4）新鲜性问题（5）认证组播/广播问题（6）安全管理问题
4-9与传统网络的路由协议相比，无线传感器网络的路由协议具有哪些特点？
答：与传统网络的路由协议相比，无线传感器网络的路由协议具有以下特点： （1）能量优先。（2）基于局部拓扑信息。（3）以数据为中心。（4）应用相关 4-10四种类型的路由协议分别是什么？
答：从具体应用的角度出发，根据不同应用对传感器网络各种特性的敏感度不同，将路由协议分为四种类型。四种类型的路由协议分别是：（1）能量感知路由协议。（2）基于查询的路由协议。（3）地理位置路由协议。
（4）可靠的路由协议。
4-11在设计无线传感器网络的MAC协议时，需要着重考虑哪几个方面？
答：在设计无线传感器网络的MAC协议时，需要着重考虑以下几个方面：
（1）节省能量。传感器网络的节点一般是以干电池、纽扣电池等提供能量，而且电池能量通常难以进行补充，为了长时间保证传感器网络的有效工作，MAC协议在满足应用要求的前提下，应尽量节省使用节点的能量。
（2）可扩展性。由于传感器节点数目、节点分布密度等在传感器网络生存过程中不断变化，节点位置也可能移动，还有新节点加入网络的问题，所以无线传感器网络的拓扑结构具有动态性。MAC协议也应具有可扩展性，以适应这种动态变化的拓扑结构。
（3）网络效率。网络效率包括网络的公平性、实时性、网络吞吐量以及带宽利用率等。 4-12在无线传感器网络中可能造成网络能量浪费的主要原因包括哪几方面？
答：可能造成网络能量浪费的主要原因包括如下几方面：
（1）如果MAC协议采用竞争方式使用共享的无线信道，节点在发送数据的过程中，可能会引起多个节点之间发送的数据产生碰撞。这就需要重传发送的数据，从而消耗节点更多的能量。（2）节点接收并处理不必要的数据。这种串音（over hearing）现象造成节点的无线接收模块和处理器模块消耗更多的能量。（3）节点在不需要发送数据时一直保持对无线信道的空闲侦听（idle listening），以便接收可能传输给自己的数据。这种过度的空闲侦听或者没必要的空闲侦听同样会造成节点能量的浪费。（4）在控制节点之间的信道分配时，如果控制消息过多，也会消耗较多的网络能量。
4-13按照采用固定分配信道方式还是随机访问信道方式可将传感器网络的MAC协议分为哪三类？
答：按照下列条件分类MAC协议：第一，采用分布式控制还是集中控制；第二，使用单一共享信道还是多个信道；第三，采用固定分配信道方式还是随机访问信道方式。按照第三种分类方法，将传感器网络的MAC协议分为三类：
（1）采用无线信道的时分复用方式（2）采用无线信道的随机竞争方式（3）其他MAC协议，采用频分复用或者码分复用等方式
4-14在传感器网络中，为什么要对网络进行拓扑结构控制与优化。
答：在传感器网络中，网络的拓扑结构控制与优化有着十分重要的意义，主要表现在以下几个方面：（1）影响整个网络的生存时间。（2）减小节点间通信干扰，提高网络通信效率。（3）为路由协议提供基础。（4）影响数据融合。（5）弥补节点失效的影响。
4-15传感器网络拓扑控制主要研究的问题是什么？
答：传感器网络拓扑控制主要研究的问题是：在满足网络覆盖度和连通度的前提下，通过功率控制和骨干网节点选择，剔除节点之间不必要的通信链路，形成一个数据转发的优化网络结构。具体地讲，传感器网络中的拓扑控制按照研究方向可以分为两类：节点功率控制和层次型拓扑结构组织。功率控制机制调节网络中每个节点的发射功率，在满足网络连通度的前提下，均衡节点的单跳可达邻居数目。层次型拓扑控制利用分簇机制，让一些节点作为簇头节点，由簇头节点形成一个处理并转发数据的骨干网，其他非骨干网节点可以暂时关闭通信模块，进入休眠状态以节省能量。
4-16 LR-WPAN具有哪些特点？
答：低速WPAN(LR-WPAN)是按照IEEE 802.15.4标准，为近距离联网设计的。IEEE 802.15.4标准包括工业监控和组网、办公和家庭自动化与控制、库存管理、人机接口装置以及无线传感器网络等。网络具有如下特点：
? 实现250kbit/s，40kbit/s，20kbit/s三种传输速率。 ? 支持星形或者点对点两种网络拓扑结构。 ? 具有16位短地址或者64位扩展地址。
? 支持冲突避免载波多路侦听技术（carrier sense multiple access with collision
avoidance，CSMA-CA）。 ? 用于可靠传输的全应答协议。 ? 低功耗。
? 能量检测（Energy Detection， ED）。
? 链路质量指示（Link Quality Indication，LQI）。
? 在2450MHz频带内定义了16个通道；在915MHz频带内定义了10个通道；在
868MHz频带内定义了1个通道。
4-18简述ZigBee协议与IEEE 802.15.4标准的联系与区别。
答：IEEE 802.15.4仅定义了物理层和MAC层的规范。基于IEEE 802.15.4标准的ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术。ZigBee协议栈建立在IEEE 802.15.4的PHY层和MAC子层规范之上。它实现了网络层和应用层。IEEE 802.15.4标准有IEEE负责制定，而ZigBee协议由ZigBee联盟制定。 4-19数据融合具有哪些显著特点。
答：数据融合具有如下4个显著特点：
1）信息的冗余性：同一个信号可能被不同传感器捕获，去除不必要的重复信息； 2）信息的互补性：一种传感器捕获一种特征，多种特征的结合将获得更全面信息； 3）信息处理的及时性：多传感器的并行采集与处理；
4）信息处理的低成本性：为获得准确信息，可用多种廉价的传感器协作来代替单个功能强大但高价的传感器。
《物联网工程概论》习题及思考题答案..
